Enfriamiento, Subfusión y Calor latente

En esta experiencia vamos a analizar la variación de temperatura de una muestra de agua a través de su solidificación y fusión. Para ello utilicé un termómetro resistivo dentro de un tubo de ensayo y conectado a un pin analógico de la placa Arduino. Para enfriar la muestra preparé una mezcla frigorífica (hielo, agua y sal) dentro de un termo de acero, la cual se mantuvo a unos -7ºC por varias horas. Una buena explicación de por qué se logran estas temperaturas con esta mezcla, la podemos encontrar en este link.

Este termómetro no nos entrega valores absolutos, sino que varía su resistencia en relación a la temperatura, por lo que vamos a tener un valor de tensión en la pata analógica de la placa. Sin embargo, para los alcances de la experiencia, no hacen falta los valores absolutos de temperatura, sino una referencia del comportamiento de ésta, así que nos vamos a manejar con estos valores de tensión.

Lo esperable es que las variaciones de temperatura durante el enfriamiento y el calentamiento sigan la ecuación de la ley de enfriamiento de Newton, excepto durante los cambios de fase, período en el cual la temperatura no varía, ya que la energía en forma de calor que se entrega o recibe en esta etapa se utiliza exclusivamente para la solidificación o la fusión, cuya cantidad varía según lo que se conoce como calor latente de fusión.

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Absorción de radiación

Es conocido el hecho que convenga usar ropa de colores claros cuando hace calor y estamos expuestos a la luz solar. La razón es que los colores claros reflejan más de la radiación que reciben, que los colores oscuros, los cuales absorben más radiación que los primeros. Al absorber mayor cantidad de radiación se calientan más rápido, llegan a una temperatura más alta, y transfieren más calor al entorno. Esta experiencia pretende mostrar cuál es la relación entre los colores oscuros y los claros, en cuanto a la absorción de radiación, principalmente térmica.

Para realizarla vamos a exponer dos latas, una pintada de blanco y una pintada de negro, a la luz de una bombilla incandescente de 60 watts, la cual entrega bastante calor al entorno (también se puede realizar a la luz del sol) registrando los cambios de temperatura hasta que ésta esté casi estable y luego graficar los resultados.

Latas

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